Universidad Complutense de Madrid
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Measurement of associated Z+charm production and search for W' bosons in the CMS experimented at the LHC
Medida de la producción asociada de Z+charm y búsqueda de bosones W' en el experimento CMS del LHC

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Escalante del Valle, Alberto (2017) Measurement of associated Z+charm production and search for W' bosons in the CMS experimented at the LHC. [Thesis]

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Abstract

¿Sabemos cómo interaccionan las partículas elementales entre ellas?, ¿somos capaces de predecir cual ser¿¿a el resultado de colisiones entre dichas partículas elementales en el LHC? Después del descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, todas las partículas elementales en la versión original del Modelo Estándar de F¿¿sica de Partículas (ME), han sido descubiertas de forma experimental. A día de hoy, el ME es una teoría con una alta capacidad predictiva, ya que es capaz de hacer predicciones teóricas con gran precisión que han sido verificadas de forma experimental en los últimos 50 años. El objetivo científico de esta tesis doctoral es investigar usando datos del detector CMS, si el ME es capaz de predecir la frecuencia a la cual los procesos Z+c y W prima (Wp) son producidos en las colisiones entre protones en el LHC. La primera mitad de la tesis doctoral se dedica a estudiar la posible existencia de un nuevo proceso, Wp desintegrándose en un muon y un neutrino, mediado por la existencia de un bosón Wp que sería responsable de un nuevo tipo de interacción entre partículas. Este tipo de interacciones no existen el ME, sin embargo aparecen en predicciones teóricas en muchas de sus extensiones. En el caso de que dichas interacciones hubiesen ocurrido en la naturaleza, la existencia del bosón Wp podr¿¿a ser demostrada gracias a las energías alcanzas en las colisiones del LHC. La estrategía del análisis se basa en encontrar un exceso de producción en los primeros 2.3 fb¿1 a 13 TeV en sucesos en los cuales se ha formado un muon de alto momento y mucha energía perdida, ambos medidos en el plano transverso del detector. Una vez analizada la muestra, la frecuencia a la cual estos procesos se han medido en CMS se encuentra en acuerdo con las predicciones del ME, desfavoreciendo la producción de nuevas interacciones Wp. Este resultado en el marco teórico del Modelo Estándar Secuencial (SSM), modelo de referencia usado por colaboraciones experimentales para interpretar sus búsquedas, excluye la existencia de bosones W SSM en las cuales el bosón tiene masa menor de 3.9 TeV. Le segunda parte del manuscrito presenta la primera medida en CMS de la producción de un bosón Z asociada con quarks de tipo charm, Z+c. El objetivo del análisis es medir la sección eficaz de producción del proceso Z+c, así como medir su producción relativa respecto al quark bottom, Z+b. Esta nueva medida servirá para poder cuantificar el nivel de precisión las prediciones teóricas del sector fuerte (QCD) del ME y las funciones de distribución de partones (PDF). Para este estudio se ha empleado una muestra de colisiones a 8 TeV de 19.7 fb ¿1 de tamaño. La estrateg¿¿a del análisis experimental se basa en la identificación del bosón Z a través de su desintegración en parejas de electrones o muones con carga opuesta, y la identificación de quarks de tipo charm en tres estados finales independientes: desintegraciones semileptónicas de hadrones de tipo B y D y la reconstrucción de hadrones D± o D¿± (2010). Como resultado de este estudio, la sección eficaz del proceso Z + c ha sido medida en la región fiducial sigma(Z+c) = 8.6+-0.5 (stat)+-0.7 (syst) pb y su producción relativa respecto al quark bottom sigma(Z+c)/sigma(Z+b) = 2.0+-0.2 (stat)+-0.2 (syst)...

Resumen (otros idiomas)

Do we understand how elementary particles interact with each other? Are we able to predict the result of the collisions of these elementary particles at the LHC? The objective of this thesis is to investigate the validity of our current theoretical model, the Standard Model of particle physics, to explain the production of two low rate processes in proton-proton collisions at the LHC. The rst half of the thesis studies the potential production of new types of interactions, mediated by new W0 bosons, present in many extensions of the Standard Model. This is the rst search of this kind at a centre of mass energy of 13 TeV in CMS and uses a dataset of 2.3 fb{u100000}1 to search for an excess in the production of events with a muon and large missing transverse energy. As a result of this study, the analysed data is found to be in agreement with predictions of the Standard Model and disfavours the production of new W0 ! processes. This analysis alone is not able to exclude the production of all kind of W0 interactions. However, it puts strong constrains to its potential cross section and decay to a muon and a neutrino, W0B(W0 ! ) < 3 fb{u100000}1 for W0 masses larger than 2 TeV. In the context of the Sequential Standard Model model, this result excludes W0 SSM bosons with masses smaller than 3.9 TeV...

Item Type:Thesis
Additional Information:

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear, leída el 03-04-2017

Directors:
DirectorsDirector email
Alcaraz Maestre, Juan
Uncontrolled Keywords:Partículas (Física nuclear)
Palabras clave (otros idiomas):Particles (nuclear Physics)
Subjects:Sciences > Physics > Nuclear physics
ID Code:45801
Deposited On:14 Dec 2017 08:50
Last Modified:06 May 2019 08:43

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